專利名稱：靜脈輸液的加熱系統的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及醫療設備，特別涉及，一種靜脈輸液流體加熱系統，它包括；在向患者輸液之前沿一定管長度供熱的裝置，保持并控制提高的流體溫度。
人的正常體溫是37℃(98.6°F)。在體溫降到36度以下時，臨床醫生把這個狀態稱為低體溫。除了低體溫度是一種有意控制的外科方法，以保護患者(如開心臟和某些神經手術)的稀少處置之外，一般低體溫被視為一種醫療處置上的不利的、不受控制的、非故意的副作用。但是，在術后恢復病房中低體溫的發生可高達60-70％。低體溫的外癥狀是發抖和不適，并且這狀態會引起其它并發癥。
術后低溫癥已知有很多因素。手術室冷使患者損失熱量。大多數冷手術室的溫度保持低于正常室溫，一般保持20℃的最高溫度。另一因素是手術時患者沒有衣服。患者經常在冷手術室中最多只穿輕而薄的長袍，在一些情況中，病人在長時間的手術中主要是裸露的。加到身體上的流體如碘的蒸發使患者進一步失掉熱量。在開刀的身體露出重要臟器和周圍環境之間的熱交換是另一丟失熱量的情況。這些因素造成患者術后的低體溫的高發率。
低體溫的一個重要原因是在手術前、中和后向患者進行靜脈輸液。例如，在使用前于4℃冷藏在冷箱中的血液制品。象鹽水或葡萄糖等其它流體在室溫(20℃)下儲存，約比體溫低17℃。在向人體注入冷流體時，人體必須以犧牲其它功能為代價做功，使新的流體達到人體工作的溫度。在這樣做時，人體溫度降到原來溫度下，這個溫度降低量取決于注入流體的量和溫度。注入大量或溫度很低的流體會使患體溫下降幾度，從而甚至在沒有其它因素時也會誘發低體溫現象。這個現象不僅在老年人而且還在年輕患者中很常見。因此，注入血液和其它靜脈輸液是術后患者的低體溫問題的主要誘因。
由于認識到這個問題，醫學界一直著力于使用在向患者注射血液前預熱血液的血液加熱器。然而，以往的血液加熱器不是此問題的滿意解決方案。首先，雖然現有的血液加熱器在輸入之前加熱血液，但血液仍在低于人體保持的37-38℃的溫度輸入。這是由于從加熱器到輸入點之間的管路線上的預熱血液的熱損失，該路線向較低溫度的周圍環境散發出熱。如果流體流速低，在加熱器到輸入點之間暴露的時間熱損失就大。
大部分現有技術流體加熱器限制在加熱區域與輸入點分開的范圍，熱源與靜脈穿刺點分離開一個靜脈注射管的長度。流體在不加熱的管上溫度下降，使得加熱的流體必須有一個較高的原始溫度。然而將流體過分加熱會破壞流體中的制品，并在某些情況會使該流體變得無用或不安全。這個溫降在低流速時是特別劇烈的，在加熱器后的連接管中長的滯留時間造成的熱損失，會達到先前所加熱的量。在較高流速下，現有技術加熱器的加熱器的響應時間，有礙于對流速急劇改變快速反應而又不使流體過熱。
為了補償在加熱裝置到患者之間靜脈輸液(簡稱為IV)流體輸送管中的熱損，本發明利用一種管，它包括一個貫穿管長度的內加熱帶，它加熱管中流體，防止流體低于正常體溫進入患者。在優選實施例中，本發明包括在管開始點和輸入點處的溫度遠端和近端傳感器，提供有在人體輸入點處控制溫度的反饋回路。通過在移動流體的流動區域內設置加熱帶，本發明優點是其加熱流體比加熱管外壁來得更有效均勻。
結合附圖的以下詳細說明，會更明了本發明的確切特征，以及目的和優點。各圖中的相同數碼表示相同部件。
圖1是本發明一個優選實施例的示意圖，本發明的優選實施例包括一個重力促使流體流動的裝置、一個加熱裝置和帶有內加熱帶的一定長度的管；圖2是如圖1所示的裝置的本發明帶有壓力促動流動的第二優選提供的以下說明，能夠使本領域普通技術人員以本發明人理解的最佳方式理解和應用本發明。但對本領域普通技術人員來說，顯然有多種方案，因為在此具體限定的本發明的原理，是提供一種靜脈輸液流體加熱系統，它的內部流體由向流體傳遞熱的一個內帶加熱。
圖1示出本發明輸液系統示意圖。靜脈輸液支架100支撐一個柔性容器102，它儲存向患者輸入的血液或鹽水流體104。輸液流體104供給到點滴腔106，點滴腔106在輸液前匯集流體。連接點滴腔106的管108引向流速控制閥110，流速控制閥110調節向患者供應的流體的流速。柔性管112將流速控制閥110連接到接頭114，接頭114最好包括測定流體原始溫度的一個熱敏電阻或其它溫度傳感器。接頭114由電子裝置連接加熱控制裝置加熱控制裝置116，如圖所示，加熱控制裝置加熱控制裝置116最好安裝在靜脈輸液支架上。加熱控制裝置116經由它的電源線118由交流電供電，或在需要時由直流電池供電。
在流體從接頭114流出時，它沿管120流向向患者輸液的插管122，或其它裝置。如下詳述，沿管120的長度向流體連續傳熱。在插管122上或其附近，設有第二熱傳感器，測量直接在向患者輸液前的流體溫度，并將這溫度反饋到加熱控制裝置116。通過調節沿管120傳遞的熱量，可準確控制流體溫度，以合適的溫度輸入。這樣，使體溫低的誘因減低或消除。
圖2示出相對于圖1所示的第二實施例，其中除重力外，用壓力控制流速輸入輸液流體104。用相同的數碼表示相同部件，圖2包括一個在靜脈輸液柔性容器102周圍的壓力注入器124向柔性容器102加壓。固定到壓力注入器124上的壓力表126顯示在柔性容器102上加的壓力，可以用手泵128加壓人工輸液，或用馬達(未示出)加壓機械輸液。
圖3示出管120的剖視圖，管120包括測量流體溫度和向流體加熱的裝置。接頭114從流速控制器接受冷的流體，并且在接頭114中的熱傳感器130測量冷流體的溫度。這個第一熱傳感器130測量流體的過熱溫度，并也可用于確定加熱流體的開始電源。柔性帶132從管120伸向接頭114中，在接頭114上連接電導線134。如前面在圖1中所示，電導線134從絕緣導管136伸出，伸向加熱控制裝置116。
管120還包括在近端(即離患者最近的端)的第二熱傳感器138，第一和第二熱傳感器的溫度測量值經由導管136反饋到加熱控制裝置116。在一個優選實施例中，近端包括冗余的雙熱敏電阻，在形成兩個傳感器的雙熱敏電阻間的偏差觸發一個警報，說明有一個熱敏電阻偏離了預定公差。這樣，一個熱敏電阻的失效不會造成向患者輸入過熱的流體。最好管終止在便于輸液的路厄氏連接器140上，或相似的附件上。
圖3詳細示出第一電極142和第二電極143，它們位于柔性帶132相反端上并由嵌在柔性帶帶132中的電導管144連接。第一電極142和第二電極143測定在柔性帶132中可能發生的不連續現象，如斷裂、針孔、絕緣失效和在帶上形成的氣泡。形成的氣泡會引起過多能量散發和在帶上的熱點，后者會轉而損壞管120。
圖4和5示出位于管120中的帶132。管本身可以是靜脈輸液用的常規型的，如八分之一英寸的聚氯乙烯管(PVC)。帶132是柔性的，最好是與嵌入的加熱元件146一起由一種耐熱材料擠壓，如圖所示，跨過管的直徑。管120和柔性帶132可一起擠壓在一個一體結構中，或帶與管分開形成，隨后插入管中。在帶和管一起形成時，帶徑向跨過管，與管的相對側上的管壁整體地形成交合點。
帶包括電加熱帶132的線146，線繼而連續加熱管120中的流體。另外，線146也可橫向或縱向鋸齒形，在管的長度上加強加熱。在線146中通過電流，能量的散發使線146沿線的全長加熱，轉而加熱帶132。在流體連續流經帶132時，帶的熱通過傳導和對流傳遞到流體。帶132也帶有傳送熱敏電阻130和138的信號的線150，線150最好是沿帶的中心部設置。帶必須薄到可使管能夠彎曲，但應堅固到足以防止帶在管長度上裂開。帶的一般寬度約為十分之一英寸，最好由PVC或可擠壓聚合物制成。
圖6示出本發明第一實施例反饋控制電路152方框圖。近端熱敏電阻的信號供給放大器154，放大器154增加信號強度，放大的信號在顯示裝顯156上顯示。溫度信號引向一個誤差放大器158，它從加熱裝置接收最佳或希望的溫度輸入，并比較這兩個信號。然后這個差與一個已知信號，如從三角波發生器162產生的三角波，一起供給一個脈沖寬度調制器(PWM)比較器160，比較器160的輸出供給到光隔離器164。光隔離器164的輸出控制一個加熱器變壓器166，它又控制帶132中加熱線146中的電流大小。當需要較大熱量時，調節到變壓器的電源，增大電流，提高對線供的電源功率，產生較大熱量。增加的熱量傳到流體，這提高了在近端熱敏電阻上的下游溫度。以這種方式，保持在近端熱敏電阻上的最佳溫度。
圖7示出第二反饋電路，它包括雙微處理器加熱控制器。在此電路中，兩個近端熱敏電阻和一個遠端熱敏電阻的信號，經摸擬-數字轉換器168轉換成數字信號，供給第一微處理器170。三個熱敏電阻的信號172a、172b和172c與傳導率測量值176平行通過第二摸擬-數字轉換器174，產生的數字信號178引向與第一微處理器170聯通的第二微處理器180。一個顯示裝置182和輸入裝置184連接第一微處理器，它處理數字信號170并在顯示裝置182上顯示溫度。第一微處理器170和第二微處理器180處理過的數字信號分別供給分開的光隔離器186a和186b，它們用一個主三端雙向可控硅開關和一個輔三端雙向可控硅開關測試信號。用測試結果調節加熱器變壓器188的電源，調節線中的電流，和供給流體的熱量。
公開的加熱系統是輕型的、快速動作的電加熱器，與用加熱外套的流體加熱器相比較，產生對于流體流動的更平緩的溫度特性變化曲線。業內人士在不偏離本發明的范圍和精神之下將會設想出上述實施例的多種變化方案。例如，在不偏離本發明的范圍和精神之下，業內人士可改變反饋控制電路。相似地，在實施本發明時也可進行其它改變。因此，可理解，在權利要求的范圍內，本發明可以上述以外的方式實施。
權利要求
1.一種加熱靜脈注射液的醫療用管，包括一節輸送所述注射液的柔性管；和一個位于所述柔性管內的內加熱帶，所述帶包括至少一個與所述柔性管間隔開的加熱帶，它大體貫穿所述柔性管的長度，用于將熱量傳給靜脈注射液。
2.根據權利要求1所述的醫療用管，其特征在于，還包括一個在所述柔性管內的第一溫度傳感器。
3.根據權利要求2所述的醫療用管，其特征在于，第一溫度傳感器位于離輸入靜脈注射液處近的管的近端。
4.根據權利要求3所述的醫療用管，其特征在于，還包括一個位于近端的冗余第二溫度傳感器。
5.根據權利要求3所述的醫療用管，其特征在于，還包括一個位于離輸入靜脈注射液處遠的管的遠端的遠端溫度傳感器。
6.根據權利要求1所述的醫療用管，其特征在于，內帶包括一條沿第一邊的第一加熱導線，和一條沿第二邊的第二加熱導線，和一條傳遞溫度信號的第三線。
7.根據權利要求1所述的醫療用管，其特征在于，還包括一個位于遠離靜脈輸液處的管遠端上的接頭，所述接頭包括一個測量進入接頭的流體的溫度傳感器，還包括與所述內帶合作的電連接器，向所述內帶提供可調的電流。
8.一種向患者靜脈輸入受控升溫流體的系統，包括一個儲存流體的柔性容器，流體在預定的最佳輸液溫度下；一個流速控制器，控制從柔性容器到一個柔性管的流速；一個第一管，連接著流速控制器；一個接頭，連接著第一管，所述接頭包括一個電連接頭和一個將所述接頭連接到一個加熱控制裝置上的電纜；一個加熱控制裝置，接受接頭的溫度信號并根據所述信號調節到接頭的電流；和一個第二柔性管，包括一個在所述管內的柔性帶，所述帶與所述接頭電聯通，其中由加熱控制裝置向接頭供給的所述電流輸送到該帶，它將電流轉換成熱，所述熱傳到所述第二管中的流體。
9.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，還包括一個位于鄰近輸液的所述第二管的近端的第一溫度傳感器，所述第一溫度傳感器向所述接頭提供沿所述內帶傳送的信號，并由此傳送到所述加熱控制裝置，調節電流。
10.根據權利要求9所述的系統，其特征在于，還包括一個位于所述管遠端的第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器向所述加熱控制裝置提供信號，調節電流。
11.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，僅由重力控制流體流動。
12.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，通過一個泵裝置部分地控制流體流動。
13.一種靜脈輸液的醫療用管，包括一個限定內外表面的圓周壁，所述管還包括一個帶，它在直徑方向穿過內表面與內表面和第一和第二交點形成一體，所述帶包括一個可調加熱件，與所述管內壁隔開并跨過所述管的長度，所述加熱件可將熱從所述帶傳給所述管中的流體。
14.根據權利要求13所述的醫療用管，其特征在于，還包括一個在離輸液處近的管近端的所述帶上的熱傳感器，它為控制從帶向管中流體傳熱提供反饋。
15.根據權利要求14所述的醫療用管，其特征在于，所述熱傳感器的信號沿所述帶傳送
16.根據權利要求15所述的醫療用管，其特征在于，還包括一個在管遠端的所述帶上的第二熱傳感器，第二熱傳感器為控制從帶向流體傳熱提供反饋。
17.根據權利要求14所述的醫療用管，其特征在于，還包括一個在所述近端上的冗余熱傳感器。
全文摘要
一種在緊靠向患者輸液前加熱靜脈輸液的醫療用管。它包括一個內帶,沿帶長有一加熱件來加熱流經的流體。在管的出入口上的溫度傳感器傳遞加熱和未加熱的溫度,提供有調節向流體供熱的反饋控制電路。在帶中的電流輸送線散發熱,加熱帶再加熱管中流體。加熱控制裝置調節傳到帶中電流輸送線的電流。所述帶的厚度足以裝加熱件,并裝有另外的溫度信號,但是柔性的,使管可以通常方式使用。
文檔編號A61M5/44GK1341462SQ0012377
公開日2002年3月27日 申請日期2000年9月6日 優先權日2000年9月6日
發明者戈登·Y·希格扎瓦 申請人:輔助呼吸產品公司